ヒト・アドレナリン受容体におけるG蛋白質活性化部位の立体構造解析

• Project/Area Number: 09771944
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Physical pharmacy
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 松本 治 京都大学, 薬学研究科, 助教授 (10231599)
• Project Period (FY): 1997 – 1998
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1998)
• Budget Amount: ¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000); Fiscal Year 1998: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000); Fiscal Year 1997: ¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000)
• Keywords: レセプター / G蛋白質 / アドレナリン / 立体構造解析 / NMR / 構造活性相関 / ペプチド / 情報伝達 / 受容体 / X線解析 / ペプチド合成

Research Abstract

7回膜貫通型レセプターの細胞内第三ループは、アミノ酸配列のホモロジーが低いにも関らず、共通してG蛋白質の活性化に重要な役割を果している。特にヒトのβ2アドレナリンレセプターは、その部分ペプチドが水溶液中において単独でG蛋白質を活性化することが知られている。そのため、レセプターのG蛋白質活性化機構を解明するための非常に良い構造モデルである。
このペプチドについて、そのN末端10残基(N10)、C末端10残基(C10)を含む3つの溶液中での立体構造解析を試みた.CDスペクトルよりこのペプチドは、水溶液中ではランダム構造を呈し、生体膜近傍での環境に合わせて溶液中の脂溶性を上げるためトリフルオロエタノール(TFE)の混合比を上げて行くケ次第にαヘワックス構造に転移することが分かった。そこで、90%TFE溶液中での二次元NMRを測定しプログラムX-PLORを用いてその立体構造を計算した。
N末端は自由度が高く、C末端は比較的自由度の低い両親媒性のヘリックス様構造を呈していた。その静電ポテンシャルの計算結果、全体として強い正電荷を帯びていることが分かった。G蛋白質のX線解析の結果、レセプターとの相互作用部位と考えられている分子表面は負電荷を帯びていることが分かっている。これより、両者の間に強い静電相互作用が生じる可能性があり、これは迅速な情報伝達速度とうまく一致している。
ホモロジーはほとんどないが同様にG蛋白質を活性化するマストパランやアンジオテンシンIIレセプターペプチドは、ほぼ同様な両親媒性のヘリックス構造を取っていることから、この立体構造モチーフがG蛋白質の活性化に重要であろうと考えている。
N10は同様なヘリックス様の立体構造を呈しており、活性を残しているが、C10は同条件で測定したにも関らず安定なコンフォメーションが無く、まったく活性がないことと対応が取れていた。